Вращательно-подающий механизм

 

Использование: в строительстве, в частности в устройствах грунтосмесительных свай при строительстве жилых и промышленных сооружений малой этажности. Сущность изобретения: устройство содержит привод, приводной вал, фрикционные элементы , передающие вращение и подачу бурильной трубе, и опорные ролики. Приводной вал или несколько валов расположены на подпружиненных осях, перпендикулярных оси бурильной трубы, выполненных с возможностью поступательного и вращательного движений и отклонения приводных вэлов от вертикального положения в плоскости, параллельной оси бурильной трубы на регулируемый угол, соответствующий величине подачи трубы и их фиксацией, при этом фрикционные элементы выполнены в виде катков, например, резиновых, установленных на обоих концах вала равноудаленно от оси его поворота . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4864378/03 (22) 06.09.90 (46) 23,09.92. Бюл. ¹ 35 (71) Уфимский научно-исследовательский и конструкторский институт промышленного строительства (72) Г, И, Ефимов, С. Б. Сигал и А, А. Куринов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1229295, кл, E 21 В 3/02.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1317085, кл, Е 21 В 7/12, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1033728, кл, Е 21 С 5/00, 1982, (54) BPALUATEflbHQ-ПОДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ (57) Использование: в строительстве, в частности в устройствах грунтосмесительных свай при строительстве жилых и промышВращательно-подающий механизм относится к конструкциям бурильных машин и предназначен для передачи крутящего момента бурильной трубе с буровым инструментом и подачи ее вдоль оси вниз-вверх при бурении скважин в грунте и может использоваться, в частности, при изготовлении фундаментов из грунтобетонных свай.

Известен вращатель буровой установки, предназначенный для вращения бурильной колонны, содержащий привод и захватные элементы, выполненные в виде ряда роликов, обжимающих по окружности колонну (1), Недостатком устройства является то, что оно позволяет вращать колонну только в одну сторону и не обеспечивает осевого перемещения бурильного инструмента (вниз-вверх), т. е. требуется дополнительный механизм подъема колонны.,,5U, 176363О А1 ленных сооружений малой этажности. Сущность изобретения: устройство содержит привод, приводной вал, фрикционные элементы, передающие вращение и подачу бурильной трубе, и опорные ролики. Приводной вал или несколько валов расположены йа подпружиненных осях, перпендикулярных оси бурильной трубы, выполненных с возможностью поступательного и вращательного движений и отклонения приводных взлов от вертикального положения в плоскости, параллельной оси бурил ьной трубы на регулируемый угол, соответствующий величине подачи трубы и их фиксацией, при этом фрикционные элементы выполнены в виде катков, например, резиновых, установленных на обоих концах вала равноудаленно от Оси его поворота, 3 ил.

Известно также устройство для вращательного бурения, содержащее вращатель в виде корпуса с установленными на нем опорными роликами, вал, приводимый во вращение приводом, и фрикционный элемент (натянутый трос), передающий с помощью трения вращение бурильной трубе и регулируемую подачу (с помощью специального механизма смещения ветвей троса) (2).

Недостатком данного устройства явля ется то, что бурильная труба вместе с буром находится при вращении и подачи в подвешенном состоянии на гибком элементе-тросе, Как бы не натягивали трос пружиной все равно будет иметь место провисание трубы и при разных сопротивлениях грунта возможно неравномерное ее перемещение, т. е. будетдестабилизироваться величина подачи. Притом, применение специального дополнительного механизма смещения ветвей

1763630 троса при регулировке величины подачи бура усложняет конструкцию устройства, Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому нами является устройство для вращения и подачи бурильной трубы, содержащее корпус, поворотные вилки, в которых установлены вращающиеся приводные валы с фрикционными элементами для передачи усилий бурильной трубе, привод с редуктором, пружины для поджатия фрикционных элементов к бурильной трубе и механизм поворота приводных валов в плоскости, параллельной оси бурильной трубы (3).

Недостатком этого устройства является то, что приводные валы имеют по одному катку и имеют контакт с поверхностью бурильной трубы в одной точке, лежащей на оси вращения вилки, что не гарантирует при вращении трубы стабильность величины ее подачи вниз-вверх при бурении.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства, —..=:..---Цель достигается тем, что предлагаемый вращательно-подающий механизм, включающий закрепленные на корпусе подпружиненные поворотные вилки, в которых установлены с возможностью поворота вокруг своей оси приводные валы с фрикционными элементами для передачи усилий бурильной трубе, связанные с приводными валами посредством редукторов приводы и приспособления для поворота приводных валов в плоскости, параллельной оси бурильной трубы и фиксации угла поворота, каждый фрикционный элемент выполнен в виде катков, установленных на концах приводного вала с внешней стороны поворотной вилки и, что катки фрикционных элементов выполнены из резины.

На фиг. 1 изображен вращательно-подающий механизм с двумя блоками приводных валов с фрикционными катками на концах, оси приводных валов отклонены от вертикали на угол "а" (угол подачи); на фиг, 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3— разрез по Б — Б (с показом фиксации вилки с приводным валом и катками при регулировании величины подачи бурильной трубы) на фиг. 1.

Устройство содержит. два приводных блока 1, установленных на стойках 2 опорной рамы 3. Блок представляет собой сварной корпус, в горизонтальном. цилиндре 4 которого установлен подвижной цилиндр 5, имеющий свободу движения и вдоль своей оси 6 и вокруг нее. Ось 6 цилиндров 4 и 5 расположена перпендикулярно к оси бу- рильной трубы 7. Подвижный цилиндр 5 имеет впереди поворотную вилку 8, в кото5

55 рой установлен с возможностью вращения вокруг оси приводной вал 9. Вращение приводной вал получает, через червячную пару

10 и 11 от привода 12, получающего энергию от базовой машины (не показана). Приводной вал 9 имеет возможность вместе с поворотной вилкой 8 и цилиндром 5 поворачиваться вокруг оси 6 вправо-влево на необходимый угол " а " в плоскости, параллельной оси бурильной трубы 7, Этот угол поворота отмеряется с помощью стрелки 13 и шкалы 14, а осуществляется с помощью выступа 15, приваренного к вилке 8 и винтов-фиксаторов 16, Изменение угла наклона " а " регулирует величину подачи бурильной трубы. На обоих концах приводного вала установлены фрикционные резиновые катки 17, причем каждый каток равноудален от оси 6 вращения поворотной вилки 8, Приводной вал 9 с катками 17 поджимается к поверхности бурильной трубы 7 пружиной 18 с помощью винта 19. Бурильная труба при этом задней стороной опирается на свободно вращающиеся опорные ролики 20, расположенные в два ряда, Цилиндрическая поверхность роликов выполнена с винтовой канавкой 21, при этом направление нарезки канавки соответствует направлению перемещения бурильной трубы при подаче ее вверх-вниз. Между бурильным инструментом 22 и катками 17 приводного блока 1 установлен грязесьемщик

23, состоящий из цанги, резинового кольца с канавками и войлочного кольца, Приводные блоки 1 при монтаже на стойки 2 и при работе фиксируются пальцами 24, Устройство работает следующим образом.

Устанавливается бурильная труба 7 с инструментом 22 на центр предполагаемой сваи. В соответствии с технологией изготовления сваи и требуемой величины подачи на один оборот бурильной трубы определяется и осуществляется угол наклона каждого приводного вала с фрикционными катками.

Для этого с помощью винтов 16 и выступа

15 поворачивается поворотная вилка 8 вокруг оси 6. Вместе с вилкой отклоняется и приводной вал 9 с катками 17, Угол отклонения "а " сверяется по стрелке 13 и шкале

14. В нужном положении вилка 8 фиксируется винтами 16. С помощью пружины 18 и винта 19 катки 17 прижимаются к поверхности бурильной трубы 7, Аналогичное выполняется и на втором блоке. Включением приводов 12 через червячную пару 10 и 11 приводятся во вращение приводные валы 9 с резиновыми катками 17. Катки передают крутящий мо1763630 мент бурильной трубе с инструментом. Так как оси валов 9 выставлены с наклоном под углом " а " к оси бурильной трубы 7, то и линейная скорость, передаваемого от катков 17 вращения трубе, будет направлена 5 под углом "а " к сечению трубы, т, е. бурильная труба будет иметь вращение не по кольцевой, а по наклонной винтовой линии и будет одновременно вращаться и перемещаться поступательно вдоль своей оси. По- 10 скольку катки 17 на валу разнесены равноудаленно от оси 6 его поворота, то все идентичные точки верхнего и нижнего катков при любом угле наклона будут сообщать трубе равные скорости, имея при этом ми- 15 нимальный износ поверхности катков. Вращение трубы и подача ее вверх-вниз будут равномерными. и стабильными. Крутящий момент, передаваемый в фрикционных передачах может достигать значительных ве- 20 личин и будет зависеть от материала катков, усилия их поджатия к трубе и диаметра трубы, при следующей зависимости

М2

25 где М вЂ” крутящий момент на бурильной трубе;

Q — сила поджатия катка к трубе;

Dg — наружный диаметр бурильной тру- 30 бы;

f — коэффициент трения между катком и трубой;

g — КПД передачи (потери в опорных роликах, влияющие на вращение трубы). 35

При достижении бурильным инструментом 22 заданной глубины бурения привод переключается на обратное вращение, Катки, вращаясь в обратную сторону также по винтовой линии, вращают бурильную трубу 40

7 и извлекают ее с инструментом 22 из грунта. При этом величина подачи трубы с буром может регулироваться на ходу, путем одновременного вращения в разные стороны винтов 16 и поворачивания ими выступа 15, 45 изменяя тем угол "а "наклона приводного вала 9, т, е, меняя шаг подъема трубы 7.

Опорные ролики 20, к которым поджата труба 7, свободно катятся по ее наружной поверхности. Наличие винтовой поверхности 50 (с канавками 21, направление которых соепадает с направлением перемещения трубы) снижает трение скольжения по линии касания роликов с трубой.

Для снятия налипшей земли и влаги с поверхности извлекаемой из грунта бурильной трубы установлен грязесъемник 23, в котором, кроме скользящей по поверхности трубы пружинистой цанги и резинового кольца есть и войлочное кольцо, снимающее с поверхности трубы влагу.

Для снятия блоков 1 из стойки 2, а также для разворота их в сторону от бурильной трубы пальцы 24 вынимаются.

Удобство при применении предлагаемой нами конструкции вращательно-подающего механизма заключается в компактном расположении рабочих органов, Элементы управления силой поджатия катков к трубе и регулирования угла их наклона (регулирование величины подачи) находятся в одном удобном для обслуживания месте, Эффективность применения предлагаемого механизма заключается в том, что, имея непосредственный контакт с трубой, в двух точках, равноудаленных от оси поворота вилки, резиновые катки надежно фиксируют ее в двух сечениях и обеспечивают стабильность ее вращения и величины подачи, Повышается надежность работы.

Формула изобретения

1. Вращательно-подающий механизм, включающий закрепленные на корпусе подпружиненные поворотные вилки, в «оторых установлены с возможностью поворота вокруг своей оси приводные валы с фрикционными элементами для передачи усилий бурильной трубе, связанные с приводными валами посредством редукторов приводы и приспособления для поворота приводных валов в плоскости, параллельной оси бурильной трубы, и фиксации угла поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, каждый фрикционный элемент выполнен в виде катков, установленных на концах приводного вала с внешней стороны поворотной вилки.

2. Механизм по и, 1, отличающийся тем, что катки фрикционных элементов выполнены из резины.

1763630

1763630

Составитель Г. Ефимов

Техред М,Моргентал

Редактор

Корректор M.Äåì÷èê

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3437 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5